随着工业的发展,化工分离在生产过程中占重要地位。与能耗较高的传统的分离技术（如精馏、结晶等）相比,基于固体吸附剂的分离技术由于其成本低、分离效率高等优点,引起了研究者们的广泛关注。该分离技术的关键之处在于高效的分离材料。因此,开发具有高效分离性能的优异功能材料具有重要意义。金属-有机骨架材料（Metal-organic frameworks,MOFs）作为一种新型的纳米多孔材料,因其具有高比表面积、孔尺寸的高度可调以及结构可设计性等优点,被广泛应用于诸多领域。本工作针对水中痕量药物污染的分离和C8芳烃同分异构体的分离,基于客体分子的结构特性,定向开发了具有高性能的MOF材料,采用实验与理论相结合的方法,从分子水平探究了分离机理。主要研究内容如下:（1）针对于水体中痕量药物污染物的分离,合成了一种锆基金属-有机骨架材料（PCN-777）作为吸附剂,研究了其对水中头孢氨苄抗生素药物的去除能力。实验结果表明,PCN-777表现出较高的吸附容量,可达到442.48 mg·g-1,高于已有报道的其他类型吸附剂。除了较大的比表面积和孔径之外,主-客体之间的静电相互作用和配位相互作用的协同影响,进一步提高了材料与头孢氨苄之间的相互作用强度,从而提升了PCN-777对头孢氨苄的吸附容量。本研究工作也表明了PCN-777在含微量抗生素废水的净化中具有良好的应用前景。（2）由于C8芳烃同分异构体具有相似的物理化学性质,使得它们的分离和纯化面临着巨大的挑战。鉴于邻二甲苯具有更高的偶极矩,本工作合成了一种铝基金属-有机骨架材料（Al-MOF）,考察了其对邻二甲苯的吸附分离能力。单组分和多组分吸附实验均表现出高效的邻二甲苯分离性能,其吸附顺序为:OX＞PX＞MX＞EB。尤其是OX与MX的分离选择性可高达8.1,高于液相分离中已报到的其他MOF材料。结合理论计算可知,除客体分子之间的堆积相互作用之外,骨架中的极性基团与客体分子之间的相互作用在分离过程中占主要地位。同时,具有高静电势梯度的铝基金属簇增强了主-客体之间的静电相互作用。此外,通过DFT计算结果可以得出,骨架与客体分子的亲和力的差异赋予了该MOF材料对邻二甲苯优异的选择性吸附能力。（3）基于前修饰改性的方法,以Ni（BDC）（TED）0.5作为基本骨架结构,通过使用1,4-萘二羧酸（H2NDC）替换对苯二甲酸（H2BDC）,合成了具有同拓扑结构的Ni（NDC）（TED）0.5。萘环的引入不仅成功的调控了材料的孔径大小（从7.5?到6.0?）和孔道微环境,而且引入了更多的可与带正电/Lewis碱位点相互作用的苯环基团,实现了间二甲苯分子的选择性分离。分析机理表明,Ni（NDC）（TED）0.5表现出间二甲苯的高效分离能力是因为C8芳烃同分异构体的形状差异和材料独特的孔道结构协同导致了主-客体之间的范德华和C-H···π相互作用的差异引起的。此外,骨架中萘环基团可能会发生一定程度的旋转,从而为客体分子提供最佳的吸附位置,进而提高了间二甲苯的分离选择性。同时本研究工作也为其他体系的分离提供了新思路。（4）利用MOF材料的柔性特性,合成了一种具有局部柔性的MOF材料Ni（ADC）（TED）0.5,使用该材料涂覆的气相色谱柱实现了C8芳烃同分异构体混合物的完全反沸点顺序的基线分离,其洗脱顺序为EB＞PX＞MX＞OX。静态吸附实验和液相穿透实验也证实了材料对EB的选择性吸附能力。粉末X射线衍射和微晶电子衍射研究表明,它可以通过有机配体单元的无序转变来适应特定的客体分子,从而实现了乙苯的选择性吸附。通过密度泛函理论（DFT）和框架中客体分子的Hirshfeld表面计算可知,在C8芳烃同分异构体的吸附分离过程中,客体分子诱导的ADC配体形成的类似于“夹板”的构型起着至关重要的作用。这项工作不仅实现了利用材料的局部柔性分离C8芳烃同分异构体,也为其他异构体的分离提供了一种合理的策略。